Fiche de physique - chimie
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Détermination de quantité de matière

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La quantité de matière

La quantité de matière (n), est proportionnelle au nombre N d'entités contenus dans un échantillon donné.

L'unité choisie est la mole, de symbole mol.
Un échantillon de carbone constitué uniquement d'isotopes _6^{12}C et de masse exactement égale à 12g contient une quantité de matière exactement égale à 1 mol.

C'est un nombre d'entités par mole, (donc exprimé en \rm{mol}^{-1}).

Ce nombre est appellé Constante d'Avogadro (Na), en hommage à Amedeo Avogadro pour ses travaux.
La relation entre la quantité de matière et le nombre d'entité d'un échantillon est :
n=\frac{N}{Na}    \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{n en }mol \\ \text{N sans unit\'e} \\ \text{Na en }mol^{-1} \\ \end{array} \right.

Quantité de matière d'un échantillon solide ou liquide

Masse molaire

La masse molaire d'une espèce chimique, M, est la masse d'une mole de cette espèce.

M est exprimé en \rm{g.mol^{-1}}.
La masse molaire atomique d'un élément est la masse d'une mole d'atome de cet élément (isotopes inclus).
La masse molaire moléculaire d'une molécule est la masse d'une mole de cette molécule.

Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques qui composent la molécule.
La masse molaire ionique d'un ion est la masse d'une mole d'ion.

Détermination de quantité de matière par pesée ou mesure du volume

Quand on connait la masse (m), d'un échantillon de masse molaire (M), sa quantité de matière est donné par la relation suivante :
n=\frac{m}{M}    \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{n en }mol \\ \text{m en }g \\ \text{M en }g.mol^{-1} \\ \end{array} \right.
Connaissant le volume d'une espèce chimique, (V) et sa masse volumique (\rho).
n=\frac{\rho.V}{M}    \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{n en }mol \\ \rho \text{ en }g.L^{-1} \\ \text{V en }L \\ \text{M en }g.mol^{-1} \\ \end{array} \right.

Quantité de matière d'un échantillon gazeux

Volume molaire

Le volume molaire Vm d'un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz.

Vm est donnée en \rm{L.mol^{-1}}
En connaissant, le volume d'un échantillon gazeux, on peut connaitre sa quantité de matière :
n=\frac{V}{Vm}    \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{n en }mol \\ \text{V en }L \\ \text{Vm en }L.mol^{-1} \\ \end{array} \right.

Equation d'état des gaz parfaits

C'est la relation entre la pression P, le volume V et la température T d'un gaz pour une quantité de matière n.
P.V=n.R.T    \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{P en Pascal} \\ \text{V en }m^3 \\ \text{n en }mol \\ \text{T en }Kelvin \\ \text{R en }Pa.m^3.K^{-1}.mol^{-1} \\ \end{array} \right.
T(en K) = T(en °C) + 273.15

R = 8.314 \; Pa.m^3.K^{-1}.mol^{-1}

Quantité de matière d'un soluté moléculaire

La concentration molaire d'un soluté est défini comme le rapport entre la quantité de matière n de soluté et le volume V de solution homogène.
c=\frac{n}{V}   \;\;\;\;\;    \left \lbrace \begin{array}{} \text{n en }mol \\ \text{V en }L \\ \text{c en }mol.L^{-1} \\ \end{array} \right.
Donc n=c.V
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